BAB 1 PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang Masalah
Kebutuhan peningkatan produktifitas dalam industri dan diinginkannya suatu proses yang kontinu membutuhkan komponen-komponen elektronika dan komponen
elektronika daya sebagai perangkat pendukung, di mana komponen-komponen tersebut merupakan peralatan-peralatan yang sensitif yang harus disupply oleh
tegangan yang diharapkan baik frekuensi maupun besaran tegangan dalam kondisi konstan.
Kehadiran komponen tersebut membutuhkan penyediaan daya yang berkualitas tinggi [1][2][3], karena komponen elektronika daya sangat sensitif
terhadap gangguan-gangguan elektromagnetik [4]. Adanya gangguan dapat mengakibatkan penurunan kualitas daya sistem tenaga, masalah kualitas daya adalah:
kedip tegangan, flicker, ketidakseimbangan tegangan, pemutusan dan masalah harmonisa. Peralatan-peralatan yang sensitif seperti komputer, rele, Programmable
Logic Controller PLC, penggerak motor listrik dan sebagainya, sangat peka terhadap perubahan tegangan yang diakibatkan oleh gangguan yang terjadi pada
bagian lain pada sistem. Konsumen membutuhkan energi yang dikirimkan berada dalam bentuk
sinusoidal murni yang simetris, mempunyai frekuensi yang konstan dan nilai rms tegangan dan arus yang konstan dari gelombang yang dikirimkan. Untuk mencapai
Universitas Sumatera Utara
tujuan tersebut, maka gangguan harus dikurangi, karena kegagalan dalam menyediakan kualitas daya yang tinggi dapat mengakibatkan kegagalan
beroperasinya peralatan atau bahkan shutdown pada suatu sistem [5]. Distorsi gelombang harmonisa pada sistem saluran tegangan rendah,
arus dan tegangan adalah mempunyai besaran magnituda dan kelipatan frekuensi dari frekuensi fundamental. Sebagai contoh frekuensi fundamental 50 Hz, kemudian
frekwensi harmonisa kedua 100 Hz, frekwensi harmonisa ketiga 150 Hz, dan seterusnya. Bentuk gelombang arus atau tegangan sinus yang murni tidak
mempunyai kerusakan dan tidak mengandung urutan komponen harmonisa sedangkan tidak sinus non linear yaitu mengandung komponen harmonisa sehingga
total dari harmonisa menyebabkan kerusakan pada gelombang sinusoidal. Pada sistem saluran tegangan rendah, kebanyakan konsumen memakai beban
elektronik yang membangkitkan urutan komponen harmonisa ganjil pada sistem tegangan satu fasa ke netral L – N seperti urutan harmonisa pertama yang dikatakan
sebagai fundamental 1, ketiga 3, kelima 5, ketujuh 7, kesembilan 9, dan pada sistem 3 fasa pada tegangan fasa ke fasa L – L yaitu urutan fundamental, kelima
5, ketujuh 7, kesebelas 11 dan seterusnya. Untuk menentukan nilai distorsi tegangan dan arus sinusoidal yaitu dengan
menjumlahkan magnituda urutan komponen tegangan harmonisa atau arus harmonisa dalam root mean square rms kemudian dibandingkan dengan magnituda gelombang
fundamental rms.
Universitas Sumatera Utara
Umumnya distorsi gelombang sinusoidal yang mengalir pada sistem dinyatakan dalam Total Distorsi Harmonisa THD gelombang sinusoidal yang
ditimbulkan oleh beban non linear dinyatakan dalam persen. Distorsi gelombang arus dan tegangan sinusoidal dibatasi pada pendistribusian sistem tenaga listrik dari utility
ke konsumen [2]. Untuk mengatasi masalah harmonisa pada sistem saluran tegangan rendah
adalah tugas penting para tenaga ahli engineer listrik yang sudah lama berkecimpung
dalam melakukan
penelitian untuk
menghilangkan dan
mengurangi efek harmonisa yang ditimbulkan pada sistem [1]. Namun sampai sekarang permasalahan harmonisa tersebut masih perlu dibahas karena
dampak yang ditimbulkan sangat mengganggu peralatan listrik seperti transformator, circuit breaker, rele proteksi, fuse dan lain-lain [3].
Arus harmonisa juga dapat menyebabkan overheating panas lebih pada konduktor netral sistem 3 fasa 4 kawat. Panas konduktor netral ini akibat komponen
arus urutan nol I
ao
pada tiap-tiap fasa mengalir menuju konduktor netral [4]. Menurut pendapat Wagner et al, bahwa besar penampang konduktor netral
didesain lebih kecil atau sama besar ukuran penampangnya dengan konduktor fasa sehingga penambahan panas lebih atau rugi panas I
2
R konduktor netral melebihi batasnya [3].
Pada penelitian yang dilakukan oleh Shewhdi dan Ismail [4] dilakukan pengukuran terhadap THDi yang dihasilkan oleh 170 PC, 204 PC dan 263 PC,
Universitas Sumatera Utara
namun pada penelitian tidak dilakukan pemodelan matematis untuk masing-masing orde harmonisa yang dibangkitkan oleh N buah PC, sehingga persamaan interpolasi
yang dihasilkan kurang akurat. Pada penelitian yang dilakukan oleh Khan dan Akmal [5] dilakukan
pengukuran terhadap THDi yang dihasilkan oleh 1 sampai dengan 23 PC, dengan interpolasi antar PC dilakukan dengan range sebanyak 3 PC.
Tabel. 1.1 Penelitian mengenai harmonisa pada PC yang telah dilakukan
No Nama
Judul Penelitian Metode
Identifikasi Harmonisa
Alat yang diteliti
Hasil yang Diperoleh
1. Farahani.F.
Hasan, Journal of
Basic and Applied
Scientific Research,
2011 [4] Presentation a
Mathematical Model for output Current
THD of SHEM Current Source
Inverter Simulasi dan
Perhitungan dengan
menggunaka n metode
numeric deret fourier
Current Source
Inverter CSI
THDi iterasi ke 5-100 dari 509,37 menjadi 45,6.
2. 3.
Khan dan Akmal,
WASET, 2008 [5]
Farooq, dkk, ICREPQ,
2011 [6] Mathematical
Modeling of Current Harmonics
Caused by Personal Computers
Investigating the Power Quality of an
Electrical Distribution System
Stressed by Non-Linear
Domestic Appliances Perhitungan 4
buah interpolasi,
tetapi dengan range 3 buah
PC Simulasi
ETAP, percobaan
dan perhitungan.
23 buah PC 1 Set
Komputer Dari hasil percobaan dan
perhitungan didapat kesesuaian dalam
mengurangi harmonisa THDi 40,68 menjadi
33,27, THDv 9,43 menjadi 5.
Universitas Sumatera Utara
Dari penelitian yang telah dilakukan tersebut, perbedaan penelitian yang sudah dilakukan dengan yang akan dilakukan adalah penggunaan pemodelan
matetatis harmonisa tegangan dan arus pada PC menggunakan metode interpolasi spline dengan 5 PC yang berbeda setiap tipenya, sedangkan penelitian telah dilakukan
menggunakan metode regresi dengan tipe PC yang sama sebanyak 33 buah. Pada penelitian ini akan dilakukan pengukuran harmonisa arus dan tegangan
yang dibangkitkan oleh PC mulai dari 1 buah PC sampai 5 buah PC. Setelah diperoleh hasil pengukuran untuk masing-masing orde harmonisa arus dan tegangan,
selanjutnya hasil pengukuran tersebut akan diuji dengan metode Interpolasi, tergantung yang paling mendekati dari hasil pengukuran. Selanjutnya akan diperoleh
suatu persamaan akhir yang merupakan nilai THD total dari harmonisa arus dan tegangan yang diukur. Setelah persamaan tersebut diperoleh maka akan dapat
diprediksi THD arus dan THD tegangan yang akan dihasilkan apabila terjadi penambahan PC.
1.2. Perumusan Masalah